DE2747319C2 - Cardan shaft consisting of two universal joints - Google Patents

Cardan shaft consisting of two universal joints

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DE2747319C2 DE2747319A DE2747319A DE2747319C2 DE 2747319 C2 DE2747319 C2 DE 2747319C2 DE 2747319 A DE2747319 A DE 2747319A DE 2747319 A DE2747319 A DE 2747319A DE 2747319 C2 DE2747319 C2 DE 2747319C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkwelle, bestehend aus zwei Kreuzgelenken und einer beide miteinander kuppelnden Verbindungswelle, wobei die Verbindungswelle eine VoIIwelle und eine auf der VoIIwelle über ein Keilwellenprofil längeneinstellbare Hohlwelle und eine Einrichtung mit einer Spannmutter mit konischer Innenfläche, die mit einer entsprechenden Fläche des Klemmteils zusammenwirkt, zum axialen Feststellen der beiden Wellenteile gegeneinander aufweist. The invention relates to a cardan shaft consisting of two universal joints and one with each other coupling connecting shaft, the connecting shaft being one solid shaft and one on the solid shaft A hollow shaft adjustable in length via a spline and a device with a clamping nut conical inner surface, which cooperates with a corresponding surface of the clamping part, to the axial Has fixing the two shaft parts against each other.

Gelenkwellen dieser Art werden verwendet, um beispielsweise eine Maschine durch ein Antriebsaggregat zu verbinden (Walzwerke).Propeller shafts of this type are used, for example, to drive a machine through a drive unit to connect (rolling mills).

Es sind Gelenkwellen bekannt (beispielsweise GB-PS 1203245, GB-PS 1 185624), deren Schiebeteile gegen eine Längenverschiebung durch einen Gummiring gegen axiale Bewegung gesichert werden. Nachteilig ist bei diesen Ausführungen, daß aufgrund des großen Kegelwinkels keine ausreichende Kontraktion erfolgen kann, so daß eine genaue Ermittlung der Axialkraft, die dieser Gummiring aufnehmen kann, sehr schwierig und ungenau ist. Nachteilig ist des weiteren, daß die axiale Fixierung lediglich in einem eng begrenzten Bereich angewendet werden kann, da an dem einen Ende der Vollwelle der Durchmesser der Keilwellenverzahnung größer ist als der • Durchmesser der Vollwelle, Aus diesem Grunde ist eine Längenänderung nur möglich bis zum Beginn der Keilwellenverzahnung.Cardan shafts are known (for example GB-PS 1203245, GB-PS 1 185624), the sliding parts of which be secured against axial movement by a rubber ring against longitudinal displacement. The disadvantage of these designs is that there is insufficient contraction due to the large cone angle can be done, so that an accurate determination of the axial force that this rubber ring absorb can, is very difficult and imprecise. Another disadvantage is that the axial fixation is only in one narrowly limited area can be used, since at one end of the solid shaft the diameter the spline is larger than the • diameter of the solid shaft, for this reason a change in length is only possible up to the beginning of the splines.

Darüber hinaus sind längenverstellbare Wellenkupplungen bekannt (DE-PS 1808076), bei denenIn addition, length-adjustable shaft couplings are known (DE-PS 1808076), in which

i" ebenfalls ein elastischer Zwischenring durch Verwendung einer Klemmhülse eine axiale Fixierung erreicht wird. Diese Anordnung dient jedoch der Geräuschdämpfung, da Schwingungen innerhalb des Bewegungsspieles durch den elastischen Ring aufgenom-i "also an elastic intermediate ring through use a clamping sleeve an axial fixation is achieved. However, this arrangement serves to dampen the noise, since vibrations within the movement play are absorbed by the elastic ring

n men werden. Von dieser Klemmvorrichtung wird jedoch erwartet, daß geringe axiale Ausgleichsbewegungen der Wellenteile nicht vollständig unterbunden werden.n men. From this clamping device, however, it is expected that slight axial compensatory movements the shaft parts are not completely prevented.

Des weiteren ist eine Gelenkwelle bekannt (DE-OSFurthermore, a cardan shaft is known (DE-OS

-J» 2148285), bei der ebenfalls eine Axialfixierung gezeigt ist, bei der das innere Wellenteil Ringnuten besitzt, in die beim Anziehen einer überwurfmutter ein radial federnder Ring eingreift. Eine derartige Ausbildung erfordert jedoch auf dem inneren Wellenteil-J »2148285), which also shows an axial fixation is, in which the inner shaft part has annular grooves into which a union nut is tightened engages radially resilient ring. However, such a training requires on the inner shaft part

.'■> eine umfangreiche Bearbeitung zur Herstellung der einzelnen Ringnuten. Eine Axialfixierung ist auch nur in dem Bereich möglich, in dem sich die Ringnuten befinden. Darüber hinaus läßt sich die Fixierung nur stufenweise d. h., in den entsprechenden Abständen,. '■> an extensive processing for the production of the individual ring grooves. Axial fixation is also only possible in the area in which the annular grooves are located are located. In addition, the fixation can only be achieved in stages. i.e., at the appropriate intervals,

in den die Ringnuten zueinander aufweisen, durchführen. in which the annular grooves have to one another, perform.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Gelenkwelle mit einem Längenausgleich so zu gestalten, daß nach der Montage in den endgültigenProceeding from this, it is the object of the invention to provide a cardan shaft with length compensation in this way shape that after assembly in the final

Γι Verwendungsbereich die Gesamtlänge einstellbar ist und danach keine Längenveränderung mehr möglich ist. Darüber hinaus soll eine Abdichtung gegenüber äußeren Einflüssen gewährleistet sein.Γι Range of use the total length is adjustable and thereafter no change in length is possible. In addition, a seal against external influences can be guaranteed.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß dieTo solve this problem it is provided that the

in Hohlwelle von einer Spannhülse uK.-geben ist, die mit ihrem einen Ende mit der die VoIIwelle tragenden Gelenkgabel verbunden ist und auf deren freiem Ende eine Spannmutter aufschraubbar ist, und daß zwischen Spannmutter und Außenfläche der Hohlwelle einin the hollow shaft of an adapter sleeve uK one end is connected to the joint fork carrying the solid shaft and at its free end a clamping nut can be screwed on, and that between the clamping nut and the outer surface of the hollow shaft

ι, Klemmring angeordnet ist, der mit seiner Bohrung auf der zylindrischen Außenfläche der Hohlwelle geführt ist und mit einer Stirnfläche an der Stirnfläche der Spannhülse und mit der kegeligen spitzwinkelig zur Mittelachse der Welle verlaufenden Außenfläche, anι, clamping ring is arranged with its bore on the cylindrical outer surface of the hollow shaft is guided and with an end face on the end face of the Clamping sleeve and with the conical outer surface running at an acute angle to the central axis of the shaft

-,ο der entsprechenden Innenspannfläche der Spannmutter abgestützt ist.-, ο the corresponding inside clamping surface of the clamping nut is supported.

Vorteilhaft ist, durch die Verwendung eines K'emmringes mit einem im spitzen Winkel verlaufenden Außenkegel, daß eine große radial wirkende An-It is advantageous through the use of a K'emmringes with a running at an acute angle Outer cone that a large radially acting approach

,, preßkraft erreicht werden kann. Dies ermöglicht einen Einsatz auch im Schwermaschinenbau, da hier große Axialkräfte aufzufangen sind.,, pressing force can be achieved. This enables one Also used in heavy machine construction, as large axial forces have to be absorbed here.

Darüber hinaus ist die Anwendung der Klemmvorrichtung über den gesamten Bereich der Längenver-In addition, the use of the clamping device over the entire range of length adjustment

M, Schiebung anwendbar, da die Angriffsfläche für den Klemmring die zylindrische Außenfläche der Hohlwelle ist, so daß die Keilwellenverzahnung, die im Inneren der Hohlwelle verläuft, das Prinzip der Erfindung nicht hindert. Die Abdichtung des Profils erfolgtM, shift applicable since the attack surface for the Clamping ring is the cylindrical outer surface of the hollow shaft, so that the splines that are inside the hollow shaft runs, does not prevent the principle of the invention. The profile is sealed

>,·, durch die dafür vorgesehene Spannhülse, den Klemmring sowie durch die Dichtung in der dafür vorgesehenen Spannmutter.>, ·, Through the clamping sleeve provided for this purpose, the Clamping ring as well as through the seal in the clamping nut provided for this purpose.

Zur genauen Vorausbestimmiing der Klemmvor-For the exact predetermination of the clamping

richtung, so daß gewährleistet ist, daß die Axialkräfte aufgenommen werden können und daß eine rechnerische Ermittlung des Systems ohne weiteres möglich ist, ist nach einem wesentlichen Merkmal vorgesehen, daß der Klemmring aus Metall, insbesondere Stahl besteht.direction, so that it is ensured that the axial forces can be absorbed and that a mathematical Determination of the system is easily possible, is provided according to an essential characteristic, that the clamping ring is made of metal, in particular steel.

Um zu erreichen, daß nur geringe Verformungskräfte aufzubringen sind und zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen, ist nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daS der Klemmring axial geschlitzt ist.In order to ensure that only low deformation forces have to be applied and to compensate for manufacturing tolerances, is provided according to a further feature that the clamping ring is axially slotted.

Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die Wandstärke des Teiles der Spannmutter, der mit Gewinde versehen ist, größer ist als die des Mittelteils. According to an essential feature it is provided that the wall thickness of the part of the clamping nut, the is threaded, is larger than that of the central part.

Vorteilhaft ist hierbei, daß die Spannhülse sich unter Drehmoment verformt. Die aufgebrachten Torsionskräfte verspannen den verjüngten Teii der Spannhülse so lange, bis das Spiel in der Keilwellenverzahnung überwunden ist. Hierdurch wird gewährleistet, daß das Drehmoment von einem Gelenkabschnitt über die Keilwellenverzahnung auf den anderen Gelenkwellenabschniit übertragen wird. Es ist ausgeschlossen, daß das Drehmoment über die Klemmvorrichtung geleitet wird.The advantage here is that the clamping sleeve deforms under torque. The applied torsional forces tighten the tapered part of the adapter sleeve until there is play in the splines is overcome. This ensures that the torque from a joint section is transferred to the other propeller shaft section via the splines. It it is impossible that the torque is passed through the clamping device.

Zur Verbesserung der Dichtwirkung gegen Wasser- und Schmutzanfall und damit zur Verhinderung von Korrosion und Verschleiß ist vorgesehen, daß die Spannmutter auf ihrer Innenfläche eine ringförmig verlaufende Nut zur Aufnahme einer Dichtung aufweist. To improve the sealing effect against the accumulation of water and dirt and thus to prevent Corrosion and wear are provided that the clamping nut has an annular shape on its inner surface Has extending groove for receiving a seal.

Um ein Lösen der Spannmutter zu verhindern, ist vorgesehen, daß die Spannmutter ein Sicherungselement aufweist. Zur Sicherung der Spannmutter ist eine Kontermutter vorgesehen, die aus herstellungsgemäß einfachen Gründen mit dem gleichen Gewinde versehen ist, wie es für die Spannmutter notwendig ist.To prevent loosening of the clamping nut is provided that the clamping nut has a securing element. To secure the clamping nut is a Lock nut is provided, which is provided with the same thread for reasons that are simple to manufacture is how it is necessary for the clamping nut.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigtPreferred embodiments according to the invention are shown schematically in the drawings. It shows

Fig. 1 eine Gelenkwelle in Gesamtansicht, teils geschnitten, 1 shows an overall view of a cardan shaft, partly in section,

Fig. 2 einen Ausschnitt der in Fig. I gezeigten Gelenkwelle in vergrößertem Maßstab,FIG. 2 shows a detail of the cardan shaft shown in FIG on a larger scale,

Fig. 3 einen Klemmring, wie er in Fig. 2 verwendet wird, als Einzelteil.3 shows a clamping ring as used in FIG. 2 as an individual part.

Die in Fig. 1 gezeigte Gelenkwelle umfaßt cv/ei koaxiale Gelenkwellenabschnitte 1 und 2, die an ihren äußeren Enden Kreuzgelenke 3 und 4 tragen. Der Gelenkwellenabschnitt 1 ist an seinem inneren Ende als Vollwelle 5 und der Gelenkwellenabschnitt 2 als Hohlwelle 6 ausgebildet. Über eine Keilwellenverzahnung 7 sind Vollwelle 5 und Hohlwelle 6 miteinander undrehbar, jedoch axial verschiebbar verbunden. The cardan shaft shown in Fig. 1 comprises cv / ei coaxial cardan shaft sections 1 and 2 which carry universal joints 3 and 4 at their outer ends. At its inner end, the articulated shaft section 1 is designed as a solid shaft 5 and the articulated shaft section 2 is designed as a hollow shaft 6. Solid shaft 5 and hollow shaft 6 are connected to one another so that they cannot rotate, but are axially displaceable, via a splined shaft toothing 7.

In Fig. 2 ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Vollwelle 5 über die Keilwellenverzahnung 7 mit der Hohlwelle 6 längenverschiebbar verbunden ist. Das Drehmoment, welches vom Kreuzgelenk 3 auf das Kreuzgelenk 4 übertragen werden soll, wird über die Keilwellenverzahnung 7 geleitet. Um eine Klemmvorrichtung zu erhalten, ohne daß der Längenausgleich verhindert wird, ist am Gelenkwellenabschnitt 1, d. h. derjenige Abschnitt, der die Vollwelle 5 trägt, eine Spannhülse 8 befestigt. Die Spannhülse 8 ist in einem Abstand zur Vollwelle 5 koaxial um diese angeordnet und an ihrer Gelenkgabel durch beispielsweise c.-hweißen, mit dieser fest verbunden. Die Spannliil-..- 8 besitzt auf ihrem Au-In Fig. 2 it can be seen without further ado that the solid shaft 5 is connected to the hollow shaft 6 via the spline teeth 7 so as to be longitudinally displaceable. The torque that is to be transmitted from the universal joint 3 to the universal joint 4 is passed via the spline 7. In order to obtain a clamping device without the length compensation being prevented, a clamping sleeve 8 is attached to the articulated shaft section 1, ie that section which carries the solid shaft 5. The clamping sleeve 8 is arranged coaxially in a distance from the solid shaft 5 around this and on its yoke by, for example c. Hweißen-, fixedly connected therewith. The Spannliil -..- 8 has on its Au-

ßenumfang, an dem dem entgegengesetzten Gelenkwellenabschnitt zugewandten Ende ein Außengewinde 9 zur Aufnahme einer Spannmutter IQ, Diese Spannmutter 10 wird mit einem entsprechenden Gegengewinde auf die Spannhülse 8 aufgeschraubt und durch eine Kontermutter 11 gesichert. Zwischen der Stirnfläche 12, der Spannhülse 8 und der kegeligen Innenfläche 13 der Spannmutter 10, ist ein Klemmring 14 aufgenommen. Dieser Klemmring 14 ist mit seiner Innenbohrung auf der Außenfläche der Hohlwelle 6 aufgenommen und ist zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen axial geschlitzt. Die Spannmutter 10 besitzt darüber hinaus an ihrem der Stirnfläche 12 der Spannhülse 8 abgewandten Ende eine Nut 15, in die eine Dichtung 16 eingelegt wird, zur Verhinderung, daß von außen Schmutz, Wasser oder sonstige Gegenstände in die Klemmvorrichtung eindringen können. Die Dichtung 16 dichtet ebenfallt; gegenüber der Hohlwelle 6 ab.outer circumference, on the opposite propshaft section facing end an external thread 9 for receiving a clamping nut IQ, This Clamping nut 10 has a corresponding mating thread screwed onto the clamping sleeve 8 and secured by a lock nut 11. Between the The end face 12 of the clamping sleeve 8 and the conical inner surface 13 of the clamping nut 10 is a clamping ring 14 added. This clamping ring 14 is with its inner bore on the outer surface of the hollow shaft 6 added and is axially slotted to compensate for manufacturing tolerances. The clamping nut 10 has in addition, at its end facing away from the end face 12 of the clamping sleeve 8, a groove 15 into which a Seal 16 is inserted to prevent dirt, water or other objects from outside can penetrate into the clamping device. The seal 16 also seals; towards the Hollow shaft 6.

Der Klemmring 14 ist in Fig. 3 als Einzelteil gezeigt. Er besitzt eine zylindrische P' iirung 17, die in etwa dem Außendurchmesser der Hohlwelle 6 entspricht. Seine Außenfläche 18 ist kegelig und arbeitet mit der entsprechenden kegeligen Innenfläche 13 der Spannmutter 10 zusammen. Die am größten Außendurchmesser angebrachte Stirnfläche 19 des Klemmringes 14 dient als Abstützfläche gegenüber der Stirnfläche 12 der Spannhülse 8. Um zu gewährleisten, daß lediglich geringe Verformungskräfte durch die entsprechende kegelige Innenfläche 13 der Spannmutter 10 auf die Außenfläche 18 des Klemmringes 14 aufzubringen sind, ist dieser mit einer axial über die gesamte Außenfläche des Klemmringes 14 verlaufenden NutThe clamping ring 14 is shown in Fig. 3 as an individual part. It has a cylindrical guide 17, which in corresponds approximately to the outer diameter of the hollow shaft 6. Its outer surface 18 is conical and works with the corresponding conical inner surface 13 of the Clamping nut 10 together. The end face 19 of the clamping ring attached to the largest outer diameter 14 serves as a support surface against the end face 12 of the clamping sleeve 8. To ensure that only low deformation forces due to the corresponding conical inner surface 13 of the clamping nut 10 are to be applied to the outer surface 18 of the clamping ring 14, this is axially over the entire Outer surface of the clamping ring 14 extending groove

20 versehen.20 provided.

Durch den Anzug der Spannmutter 10 wird auf dem Klemmring 14 eine radial erzeugte Kraft aufgebracht, die den Längenausgleich der Gelenkwelle einerseits durch die radial wirkende Anpreßkraft des Klemmringes 14 und andererseits durch die sich an der Stirnfläche 12 der Spannhülse 8 abstützenden Kraft fixiert. Damit wird nach Einbau der Gelenkwelle und der Au1 richtung der Längenausgleich festgestellt, so daß nunmehr der Betriebszustand erreicht worden ist. Damit während des Betriebes das Drehmoment tatsächlich über die Keilwellenverzahnung 7 von der Hohlwelle 6 auf die Vollwelle 5 übertragen wird, ist die Spannhülse 8 in ihren Mittelteil 21 verjüngt. Hierdurch ist gewährleistet, daß eventuelles Spiel in der Keilwellenverzahnung 7 durch diesen verjüngten TeilBy tightening the clamping nut 10, a radially generated force is applied to the clamping ring 14, which fixes the length compensation of the cardan shaft on the one hand by the radial contact pressure of the clamping ring 14 and on the other hand by the force on the end face 12 of the clamping sleeve 8. Thus, after installation of the cardan shaft and the Au 1 direction, the length compensation is established, so that the operating state has now been reached. So that the torque is actually transmitted from the hollow shaft 6 to the solid shaft 5 via the splined shaft teeth 7 during operation, the center part 21 of the clamping sleeve 8 is tapered. This ensures that any play in the spline 7 through this tapered part

21 der Spannhülse 8 aufgefangen werden kann, denn die aufgebrachten Torsionskräfte während der Drehmomentübertragung verspannen den verjüngten Mittelteil 21 der Spannhülse 8 so lange, bis das Spiel in der Keilwellenverzahnung 7 überwunden ist.21 of the clamping sleeve 8 can be absorbed, because the torsional forces applied during the torque transmission brace the tapered central part 21 of the clamping sleeve 8 until the game in the spline 7 is overcome.

Be/.ugszeichenlisteList of prefixes

Gelenkwellenabschnitt
Gelenkwellenabschnitt
KreuzgelenkPropeller shaft section
Propeller shaft section
Universal joint

4 Kreuzgelenk4 universal joint

5 Vollwelle5 solid shaft

6 Hohlwelle6 hollow shaft

7 Keilwellenverzahnung7 splines

8 Spannhülse8 adapter sleeve

9 Außengewinde der Spannhülse9 external thread of the adapter sleeve

10 Spannmutter10 clamping nut

11 Kontermutter11 lock nut

12 Stirnfläche der Spannhülse12 Face of the adapter sleeve

13 kegelige Innenfläche der Spannmutter13 conical inner surface of the clamping nut

14 Klemmring14 clamping ring

15 Nut der Spannmutter15 Groove of the clamping nut

16 Dichtung16 seal

17 Bohrung des Klemmringes17 Hole of the clamping ring

18 Außenfläche18 exterior surface

19 Stirnfläche des Klemmringes19 Front face of the clamping ring

20 Nut20 groove

21 Mittelteil der Spannhülse21 Middle part of the adapter sleeve

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (4)

Patentansprüche;Claims; 1. Gelenkwelle, bestehend aus zwei Kreuzgelenken und einer beide miteinander kuppelnden Verbindungswelle, wobei die Verbindungswelle eine Vollwelle und eine auf der Vollwelle über ein Keilwellenprofil längeneinstellbare Hohlwelle und eine Einrichtung mit einer Spannmuttcir mit konischer Innenfläche, die mit einer entsprechenden Fläche des Klemmteils zusammenwirkt, zum axialen Feststellen der beiden Wellenteile gegeneinander aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (6) von einer Spannhülse (8) umgeben ist, die mit ihrem einen Ende mit: der die Vollwelle (5) tragenden Gelenkgabel verbunden ist und auf deren freiem Ende eine Spannmutter (10) aufschraubbar ist, und daß zwischen Spannmutter (10) und Außenfläche der Hohlwelle (6) ein Klemmring (14) angeordnet ist, der mit seiner Bohrung (17) auf der zylindrischen Außenfläche der Hohiweiie (6) geführt ist und mit einer Stirnfläche (19) an der Stirnfläche (12) der Spannhülse (8) und mit der kegeligen spitzwinkelig zur Mittelachse der Welle verlaufenden Außenfläche (18), an der entsprechenden Innenspannflächt: der Spannmutter (10) abgestützt ist. 1. Cardan shaft, consisting of two universal joints and a connecting shaft coupling both of them, the connecting shaft being a solid shaft and a hollow shaft adjustable in length on the solid shaft via a splined shaft profile and a device with a clamping nut with a conical inner surface which interacts with a corresponding surface of the clamping part for axial locking of the two shaft parts against each other, characterized in that the hollow shaft (6) is surrounded by a clamping sleeve (8), one end of which is connected to: the joint fork carrying the solid shaft (5) and a clamping nut on its free end (10) can be screwed on, and that a clamping ring (14) is arranged between the clamping nut (10) and the outer surface of the hollow shaft (6), which is guided with its bore (17) on the cylindrical outer surface of the hollow (6) and with an end face (19) on the end face (12) of the clamping sleeve (8) and with the conical acute angle to the central axis de The outer surface (18) running along the shaft, on the corresponding inner clamping surface: the clamping nut (10) is supported. 2. Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (14) aus Metall, insbesondere Stahl besteht.2. Cardan shaft according to claim 1, characterized in that the clamping ring (14) made of metal, in particular steel is made. 3. Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (14) axial geschlitzt ist.3. Cardan shaft according to claim 1, characterized in that the clamping ring (14) is axially slotted is. 4. Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wa:idst?*ke des Teiles der Spannhülse (8), der mit Gewinde (9) versehen ist, größer ist als die des Mittelteils (21).4. Cardan shaft according to claim 1, characterized in that the Wa: idst? * Ke of part of the Clamping sleeve (8), which is provided with a thread (9), is larger than that of the central part (21).
DE2747319A 1977-10-21 1977-10-21 Cardan shaft consisting of two universal joints Expired DE2747319C2 (en)

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